了解作用在机构上的力及机构力分析的目的和方法; 掌握构件

机械原理机构力分析机械原理是机械学的基础，它主要研究机械系统中各个构件之间的相互作用和力的传递方式。

而机构是机械系统中起传递、变换和控制运动的作用的装置。

机构力分析是指通过力学原理来解析机械机构中的力以及力的传递和平衡关系。

机械原理机构力分析的目的是为了了解机械机构的运动规律和力学特性，从而为机械设计和性能优化提供理论依据。

在机械系统中，机构是由多个构件组成的，这些构件之间通过连接件连接在一起，形成一个整体。

当机构运动时，各构件之间会受到相互作用力，这些力是通过连接件传递的。

机构力分析的关键是要确定连接件的受力情况，包括连接件上的作用力大小、方向和点位等。

在机构力分析中，首先需要建立机构的运动模型，确定各个构件之间的相对位置和运动方式。

然后，通过应用牛顿第二定律等力学原理，可以得出每个构件所受到的作用力。

在实际应用中，机构力分析可以通过数值计算、有限元分析等方法来进行。

对于复杂的机构，力分析可能会更加困难。

这时可以使用力图和力闭合法来进行分析。

力图是一种通过标注和连接力的方法，直观地表示出受力情况的图形。

力闭合法是一种通过闭合力系统来分析受力情况的方法，通过构造闭合力系统和使用受力平衡条件，可以解析机构中的力学问题。

机构力分析在机械设计和优化中起着重要的作用。

通过对机构力学特性的研究，可以确定机构的运动规律、力学效率和强度等参数。

这些参数对于机械系统的结构设计和性能优化都至关重要。

例如，在设计机械传动系统时，需要对传动链条、齿轮、轴承等部件进行力学分析，以确定它们的合理尺寸和强度；在设计机械臂、摆线机构等复杂机构时，也需要进行力学分析，以确定它们的运动规律和受力情况。

在实际工程中，机械原理机构力分析常常与CAD技术相结合。

通过CAD软件的建模功能和力学分析插件，可以方便地进行机构的三维建模和力学分析。

这不仅提高了设计效率，还减少了设计中的错误和风险。

总之，机械原理机构力分析是机械学中重要的一部分。

〈〈机械原理〉〉课程学习指南说明：《机械原理》课程是高等学校机械类专业普遍开设的一门重要的技术基础课，是一门与专业紧密相关、培养机构设计方法和机械系统创新设计能力的重要主干课程，因此在整个教学环节中起着重要的作用。

根据武汉科技大学机械学院机械工程及自动化，机械电子工程，车辆工程本科《机械原理》课程教学大纲的要求，编写了本课程学习指南，对课程的基本情况，学习目的，教材和参考资料，考核方式，课程内容学时分配，主要内容及相关要求做了较详细的说明，目的是为了让学生能够积极主动，有的放矢的学好本课程。

一、课程的基本情况课程中文名称:机械原理课程英文名称：Mechanisms and Machine Theory课程代码：0304007课程类别：专业基础课课程性质: 必修课程学分：3总学时：72 讲课学时:54 实验学时:18 （实验单独设课18学时）授课对象：机械工程及自动化、机械电子工程、车辆工程前导课程：高等数学、理论力学、材料力学、机械制图、机械制造基础二、学习目的〈〈机械原理〉〉研究机构的型综合（结构设计）、机械系统设计等创造新机器的方法和原理；，研究常用机构运动学、动力学及其尺度综合并运用计算机进行机构优化设计的原理和方法。

它是一门运用性较强的技术基础课。

通过本课学习使学者具有对机构进行选型并能根据工艺要求进行机构尺度设计的基础知识，为专业课学习及工程机械的设计打下基础。

三、教材与参考书教材：廖汉元孔建益钮国辉主编〈〈机械原理〉〉机械工业出版社，2007参考书：[1] 孙桓主编〈〈机械原理〉〉（第七版）高等教育出版社，2006[2] 黄锡凯主编〈〈机械原理〉〉（第六版）高等教育出版社，2000[3] 陈作模主编《机械原理学习指南》(第四版) 高等教育出版社，2001[4] 孔建益主编《机械原理与机械设计实验》华中科技大学出版社2008四、考核方式《机械原理》课程采取课堂教学为主，另外辅助有课程设计的实践教学环节，还单独设立了实验课。

第六章机构力学分析本章学习任务：构件上作用力分析，构件的惯性力和惯性力偶分析，运动副中摩擦力分析，忽略摩擦时的机构受力分析，考虑摩擦时的机构受力分析。

驱动项目的任务安排：完成项目中机构受力分析，采用Matlab 编程计算。

6.1机构力分析的目的和方法在机构运动过程中，其各个构件是受到各种力的作用的，故机构的运动过程也是机构传力和做功的过程，作用在机械上的力，不仅是影响机械的运动和动力性能的重要参数，而且也是决定相应构件尺寸及结构形状等的重要依据。

所以不论是设计新的机械，还是为了合理地使用现有机械，都应当对机构进行力分析。

机构力分析的目的有两个：（1）确定运动副中的反力，亦即运动副两元素接触处的相互作用力。

这些力的大小和变化规律，对于计算机构各零件的强度和刚度，分析运动副中的摩擦、磨损，确定机构的效率及其运转时所需的功率，都是非常重要的数据。

（2）确定机构原动件按给定规律运动时需加于机械上的平衡力（或平衡力矩），亦即与作用在机械上的已知外力及按给定规律运动时与各构件的惯性力（惯性力矩）相平衡的未知外力（外力矩）。

求得机械的平衡力（或平衡力矩），对于确定原动机的功率，或根据原动机的功率确定机械所能克服的最大工作载荷等是必不可少的。

机构力分析有两类，一类适用于低速轻载机械，称之为机构的静力分析，即在不计惯性力所产生的动载荷而仅考虑静载荷的条件下，对机构进行力分析；另一类适用于高速重载机构称之为机构的动力分析，即同时计及静载荷和惯性力（惯性力矩）所引起的动载荷，对机构进行力分析。

在对机构进行动力分析时，常采用动态静力法，即根据达朗贝尔原理，假想地将惯性力加在产生该力的构件上，则在惯性力和该构件上所有其他外力作用下，该机构及其单个构件都可认为是处于平衡状态，因此可以用静力学的方法进行计算。

机构力分析的方法可分为图解法和解析法两种。

图解法用于静力分析是清晰简便的，也有足够的精度。

解析法求解精度高，容易求得约束反力与平衡力的变化规律，随着计算机的广泛应用，解析法愈来愈受到重视。

机械原理机构力分析在机械工程的领域中，机构力分析是一项至关重要的任务。

它不仅有助于我们理解机械系统的工作原理，还能为机构的设计、优化和性能评估提供关键的依据。

要理解机构力分析，首先得明白什么是机构。

机构是由若干个构件通过运动副连接而成的具有确定相对运动的组合体。

这些构件在力的作用下运动，而力的作用效果直接影响着机构的性能和工作效率。

机构力分析的目的主要有两个方面。

一方面是确定机构中各个构件所受的力和力矩，从而为构件的强度设计和尺寸确定提供依据。

另一方面，通过力分析可以了解机构的动力性能，比如功率消耗、速度变化等，为机构的优化和改进提供方向。

在进行机构力分析时，我们通常需要考虑几种不同类型的力。

首先是驱动力，这是使机构运动的主动力，通常由电机、内燃机等动力源提供。

然后是工作阻力，它是机构在完成工作任务时所克服的力，例如起重机吊起重物时所承受的重力。

此外，还有摩擦力，这是由于构件之间的相对运动而产生的阻力，会消耗能量并影响机构的效率。

为了进行有效的力分析，我们需要运用一些基本的力学原理和方法。

比如，牛顿第二定律告诉我们，力等于质量乘以加速度。

对于机构中的构件，我们可以通过分析其加速度来确定所受的力。

还有达朗贝尔原理，它将动力学问题转化为静力学问题，使得分析更加简便。

让我们以一个简单的四杆机构为例来看看力分析的具体过程。

假设有一个由四根杆通过铰链连接而成的四杆机构，其中一根杆作为驱动杆，通过一个旋转电机提供动力。

首先，我们需要确定机构的运动学参数，比如各个杆的长度、关节的位置以及运动的速度和加速度。

然后，根据这些参数，利用力学原理计算出各个杆所受的力和力矩。

在实际的机械系统中，机构往往更加复杂，可能包含多个运动副、多个构件以及各种复杂的力和约束条件。

这时候，我们可能需要借助计算机辅助分析软件来进行精确的计算和模拟。

机构力分析对于机械设计的重要性不言而喻。

通过准确的力分析，我们可以合理地选择材料，确保构件在工作过程中不会因为受力过大而发生破坏。

哈工大《机械系统设计》课程小论文－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－机械系统设计小论文班级：学号：姓名：从构件到系统的上升在大二下学期与大三的上学期我们分别学习了《机械原理》、《机械设计》，在大三的下学期里，我们又学习了今天的这门课程《机械系统设计》。

在学习的过程中，在老师的讲解下，我逐渐地又接触到了越来越多的原来的《机械原理》，以及《机械设计》的知识，以及我们在大三小学期里的做得机械设计的课程设计也对我们对于这门课程的理解和学习产生了良好的促进作用。

现在我对于这样的三门课程的联系与区别有了一些理解。

我认为《机械原理》、《机械设计》主要是介绍了各种各样的机械机构，以及在各种各样的机械机构的连接与传动的过程中产生的磨损，从而产生的对于各种各样的机械机构的机械效率的讨论以及如何才能够增加系统的机械效率。

当然还有对于各种机构的设计时依据何种标准，用哪些公式以及其中的道理。

如圆柱齿轮的传动设计，再如我们做的“蜗轮蜗杆减速器”的课程设计。

然而现在我们学的这一科目《机械系统设计》更家强调的是整个系统，整个系统应该实现的功能，哪些是必要功能，哪些是非必要功能。

设计系统的时候应该遵循哪些原则。

整个系统由哪几大子系统组成，以及各个系统是如何进行在系统的高度上进行选择机构，如何进行装配。

在这其中，我们所学的《机械设计》的知识自然而然的融入到系统设计之中，我们所学的齿轮、轴承以及各种各样的连杆机构成为我们在系统的高度上分析和设计机构的基础知识。

下面将从课程的研究对象与内容、学习目的与作用、学习的特点与学习方法等方面具体地说明系统设计与机械原理设计的联系与区别。

首先，在研究对象和内容方面，《机械原理》的研究对象和内容：机械原理是研究机械运动学和动力学分析和设计基本理论的技术基础。

机械是机器和机构的总秤，在日常的生活中和工程中见到的缝纫机、洗衣机、复印机等等都被称之为机器。

各种机器的构造、用途、还有性能虽然各不相同，但是他们的组成、运动和功能方面来看：机器是一种人为实物组合的具有确定的机械运动的装置，用来完成有用功、转换能量和处理信息，以代替或是减轻人类的劳动。

《机械原理》考试知识点第一篇基本机构及常用机构的运动学设计第一章绪论1．了解机械原理的研究对象及主要内容；2．了解机械原理的地位和作用；3．了解机械原理的学习目的和方法。

第二章机构的结构分析与综合1．掌握有关机构的概念，如构件、运动副、运动链、杆组等；2．掌握平面机构运动简图的绘制方法和步骤，能根据实际机械正确绘制机构运动简图；3．掌握机构具有确定运动的条件及平面机构自由度的计算，并注意复合铰链、局部自由度和虚约束等情况；4．掌握平面机构中高副低代的方法，要求代替前后，机构的自由度和机构的瞬时运动不变；5．掌握平面低副机构的结构分析和组成原理，能根据给定的机构运动简图进行拆杆组，进行机构的结构分析，并确定机构的级别。

第三章平面连杆机构及其设计1．了解平面连杆机构的类型、应用及其主要特点；2．掌握平面连杆机构特别是它的基本形式——平面铰链四杆机构的一些基本概念和基本知识及其演化方法和应用；3．掌握平面连杆机构的运动特性和传力特性：如有曲柄的条件、急回特性和行程速度变化系数、压力角与传动角、死点位置、运动连续性等；4．掌握等视角定理及几何法刚体导引机构的设计；5．掌握机构的刚化反转法及几何法函数生成机构的设计；6．掌握急回机构的设计；7．掌握用速度瞬心法作平面机构的速度分析方法；8．掌握用相对运动图解法进行机构的运动分析方法；9．掌握用复数矢量法进行机构的运动分析的方法。

第四章凸轮机构及其设计1．掌握凸轮机构的基本概念、凸轮机构的分类及应用；2．掌握从动件常用的运动规律及从动件运动规律的设计原则；3．掌握凸轮机构的反转法原理；4．掌握图解法设计平面凸轮轮廓曲线的设计方法；5．掌握解析法设计平面凸轮轮廓曲线的设计方法；6．掌握凸轮机构的压力角及基本尺寸的设计。

第五章齿轮机构及其设计1．了解齿轮机构的类型和应用；2．掌握齿廓啮合基本定律；3．掌握渐开线的形成及其性质；4．掌握渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸计算；5．掌握渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动特点，包括：1）定传动比；2）啮合线与啮合角；3）中心距的可分性；3）正确啮合条件；4）连续传动条件；5）标准中心距和安装中心距；6）无侧隙啮合条件等。